Teste semifinal

8 de março 2014 (Semifinal)
Pergunta
I
II
III
Total
Classificação
Escola: ….……………………………………………………………………………
Nome: ….……………………………………………………………………………
Nome: ….……………………………………………………………………………
Nome: ….……………………………………………………………………………
Nota: Apresente todos os cálculos que efetuar.
Não pode utilizar calculadoras gráficas ou alfanuméricas
Alfred Nobel, químico sueco que inventou a dinamite, deixou grande parte da sua
fortuna para criar cinco prémios a atribuir a pessoas que se distinguissem por
feitos ou trabalhos relevantes nas áreas da Química, Física, Medicina, Literatura e
da Paz. Em 10 de dezembro de 1901, cinco anos após a morte de Alfred Nobel,
foram atribuídos os primeiros cinco prémios e desde então têm sido atribuídos
praticamente todos os anos. Nem sempre são atribuídos prémios em todas as
áreas e durante a Segunda Guerra Mundial não foram atribuídos quaisquer
prémios. Portugal teve dois laureados com o prémio Nobel, José Saramago (em 1998 Nobel da
Literatura) e António Egas Moniz (em 1949 Nobel da Medicina)
I
Em 2010, Akira Suzuki, Ei-ichi Negishi e Richard F. Heck, receberam o prémio Nobel da
Química pela aplicação de compostos de paládio como catalisadores em síntese orgânica.
Número atómico (Z)
Número de massa (A)
Abundância relativa
Massa isotópica relativa
46
102
1,020 %
101,905609
Isótopos estáveis do paládio (Pd)
46
46
46
104
105
106
11,14 %
22,33 %
27,33 %
103,904026 104,905075 105,903475
46
108
26,46 %
107,903894
46
110
11,72 %
109,905169
1) Represente simbolicamente o isótopo mais abundante do paládio.
2) Indique qual é a constituição atómica do isótopo menos abundante do paládio.
P age |2
3) Um dos catalisadores de paládio mais usados, por ser também dos mais baratos, é o
acetato de paládio [Pd(OOCCH3)2]. Indique a constituição atómica do ião de paládio
presente neste sal.
4) Calcule a massa atómica relativa do paládio, Ar(Pd). Apresente o resultado com o
número de algarismos significativos que achar adequados.
5) Utilize o esquema para representar a configuração eletrónica do átomo de paládio.
P age |3
6) Indique os princípios e/ou regras que utilizou para responder à questão anterior.
7) Indique a configuração eletrónica do cerne do átomo de paládio.
8) Escreva a configuração eletrónica de valência do átomo de paládio no estado
fundamental.
P age |4
II
Em 1998 Ferid Murad, Louis Ignarro e Robert F. Furchgott foram laureados com o prémio
Nobel da Medicina, pela descoberta da importância do monóxido de nitrogénio (NO) nos
sistemas biológicos. Esta descoberta foi particularmente importante, pois o monóxido de
nitrogénio é um gás instável, considerado tóxico e responsável pela destruição da camada
de ozono.[Nota: Ar(O)=15,999; Ar(N)=14,006; NA=6,022 x 1023 mol-1]
1) Escreva a fórmula de estrutura de Lewis do monóxido de nitrogénio. Indique a
designação usual para este tipo de espécies químicas.
2) Sabendo que a massa de monóxido de nitrogénio existente por metro cúbico (m3) de ar
estratosférico é 1,6 x 10-7 kg, calcule o número correspondente de moléculas de
monóxido de nitrogénio.
3) Sabendo que o monóxido de nitrogénio reage com o ozono produzindo oxigénio
molecular e dióxido de nitrogénio:
(a) Escreva a equação química que traduz esta reação de destruição do ozono
estratosférico.
(b) Calcule a quantidade de ozono que é destruído pelo monóxido de nitrogénio
existente em 1 m3 de ar estratosférico.
P age |5
4) Na atmosfera existem outros óxidos de nitrogénio, o dióxido (NO2) e o trióxido (NO3) de
nitrogénio.
(a) Escreva a equação química que traduz a produção de trióxido de nitrogénio a
partir do dióxido de nitrogénio e de ozono.
(b) Escreva as fórmulas de estrutura do dióxido de nitrogénio e do trióxido de
nitrogénio.
5) Nas viagens espaciais, os astronautas americanos comentam que há um brilho laranja
na cauda do vaivém e os cientistas acham que este brilho resulta da reação de átomos
de oxigénio com monóxido de nitrogénio que origina dióxido de nitrogénio excitado
(*NO2). Esta espécie excitada quando regressa ao estado fundamental emite fotões com
comprimentos de onda na zona do laranja (frequências entre 5,1 x 1014 a 4,9 x 1014 Hz).
Dois outros laureados com o prémio Nobel da Física, Max Planck (em 1918) e Albert
Einstein (em 1921) relacionaram a energia de um fotão com a frequência da radiação.
Em homenagem a Max Planck a constante de proporcionalidade tem o seu nome
(constante de Planck h = 6,6260693 x 10-34 J.s).
(a) Escreva as equações químicas que traduzem as transformações descritas.
(b) Calcule os correspondentes valores de energia libertada por mole de NO2 que
regressa ao estado fundamental.
P age |6
III
A entrega dos prémios Nobel iniciou-se em 1901, tendo o da Química sido atribuído, até
agora, 105 vezes. O primeiro ano em que não foi atribuído foi em 1916 e isto repetiu-se por
mais (1) anos, três dos quais em consequência da Segunda Guerra Mundial. Ao longo
destes anos foram atribuídos prémios a (2) cientistas pelo seu contributo no
desenvolvimento da Química. Embora o número mais correto seja 165, pois há um cientista
que recebeu o prémio em dois anos diferentes (Frederick Sanger, em 1958 e 1980).
O primeiro laureado com o prémio Nobel da Química foi Jacobus H. van’t Hoff, que recebeu
o prémio em 1901 pela descoberta da dinâmica e da (7) osmótica das (3). A primeira
mulher a receber um prémio Nobel foi Marie Curie-Sklodowska. Em 1903 recebeu o prémio
Nobel da (6). Mais tarde, em 1911, recebeu o prémio Nobel da Química pela descoberta do
(4) e do (5). É interessante verificar que a sua filha, Irène Joliot-Curie, também recebeu o
prémio Nobel da Química em 1935, pelo seu trabalho na síntese de novos elementos (8).
Com o prémio Nobel da Química foram distinguidas mais duas mulheres, Dorothy C.
Hodgkin, em 1964, pela utilização de raios-X na determinação de estruturas de (9)
biológicas importantes, como a (10) B12, e Ada E. Yonath, em 2009, pela determinação da
(11) e funções dos ribossomas.
Fritz Haber, um dos proponentes do ciclo Born-Haber, recebeu o prémio Nobel da Química
em 1918, pelo seu trabalho na síntese do amoníaco a partir dos elementos (12) e (13).
Frederick Soddy e Francis W. Aston receberam o Nobel da Química, respetivamente em
1921 e 1922 pela investigação sobre (14) radioativos e não radioativos.
A descoberta de muitos outros elementos químicos e nalguns casos a indicação da sua
localização na (15) garantiram o prémio Nobel da Química a outros cientistas, como seja
Henri Moissan em 1906 pelo isolamento do halogéneo mais leve (16), Harold Urey em 1934
pela descoberta do (17), também conhecido por hidrogénio pesado e Sir William Ramsay
em 1904, pela descoberta dos gases (18). Outros cientistas estudaram compostos naturais,
como a (19) pigmento das plantas, o que lhes valeu o prémio Nobel. São os casos de
Richard Willstätter em 1915 e Hans Fischer em 1930. Uma outra curiosidade interessante é
o facto de Hans Fischer ter sido aluno de doutoramento de H. Emil Fischer, laureado com o
prémio Nobel da Química em 1902, pelo seu extraordinário trabalho na determinação
estrutural de monossacarídeos, como por exemplo a (20), o monossacarídeo constituinte
do amido. Arthur Harden e Hans von Euler-Chelpin também trabalharam com hidratos de
carbono, e receberam o prémio Nobel em 1929 pelo estudo da fermentação dos açúcares e
também pelo estudo de (21), compostos muito importantes na catálise de transformações
nos organismos vivos. Um outro trabalho importante com biomoléculas foi a determinação
estrutural de proteínas, feita por Frederick Sanger, destacando-se a determinação da
estrutura da (22) uma proteína muito conhecida pela sua relação com a doença diabetes.
Por este trabalho Sanger recebeu o prémio em 1958.
Quatro anos antes, em 1954, Linus Pauling recebeu o prémio Nobel da Química pelo seu
estudo sobre a natureza das ligações químicas, como por exemplo (23) e (24), e a sua
aplicação na elucidação estrutural. Dez anos antes Otto Hahn (1944) tinha recebido o
prémio Nobel pela descoberta da fissão (25).
Outros estudos relacionados com elucidações estruturais foram os de Robert S. Mulliken,
que em 1966 recebeu o prémio pelo desenvolvimento da teoria das (26) moleculares, e de
Gerhard Herzberg, que recebeu o prémio em 1971, pelo estudo que desenvolveu sobre a
geometria de moléculas, em particular de (27) livres.
De entre os muitos outros trabalhos que valeram o prémio Nobel da (28) e que poderiam
ser referidos vamos salientar mais dois, o de Richard A. Zsigmondy com o estudo de
dispersões heterogéneas, como as (29) e que lhe valeu o prémio em 1925, e mais
recentemente, mas ainda no século passado, o trabalho sobre a formação e decomposição
P age |7
do (30), que valeu a Paul J. Crutzen, Mario J. Molina e Frank S. Rowland o prémio Nobel
em 1995.
1
6
3
2
7
22
5
10
4
20
25
9
11
18
8
21
12
27
23
28
14
29
30
16
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